JP3755953B2

JP3755953B2 - Method of manufacturing a metal envelope rotating anode X-ray tube

Info

Publication number: JP3755953B2
Application number: JP04492097A
Authority: JP
Inventors: 芳彦壇; 善隆関
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH10228875A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属外囲器を有する回転陽極Ｘ線管の製造方法に係り、特に金属外囲器の構造および製作法を改善し、気密信頼性を向上させた金属外囲器回転陽極Ｘ線管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属外囲器を有する回転陽極Ｘ線管の第１の従来例としては、特開昭５４ー９６９８５号公報に開示されたものがある。Ｘ線管の真空外囲器の中間部が金属製とされていて、Ｘ線管陽極を回転させるステータを傘形ターゲットに接近させて配置し、ステータと陽極端子との間の高電圧放電を防止している。この公知技術ではターゲットの裏面に対応する金属製外囲器の部分を銅などの熱伝導性の良い材料から成る金属環体とするものであった。この金属環体はほぼ平板状で、しかも材料が銅などの材料であるため、真空であるＸ線管内と大気圧であるＸ線管外との圧力差によって真空外囲器に加わる力に対し、金属環体が変形しやすいために金属環体の径を余り大きくすることができず、従ってターゲット直径の大きい大容量Ｘ線管には適用できないという問題点があった。また、金属環体を陽極に接近させた場合には金属環体から延長してガラス製外囲器部分に連結する接合部（アース電位）と陽極との間に、高電圧を印加したときに、高電圧放電が生じて前記接合部が破損し真空不良を生じ易くなるので、接合部を陽極から離れた位置に設けなければならず、結局ステータとターゲットとの間の距離を近付けることには制限を受けるという問題も有していた。
【０００３】
上記の問題を対策した第２の従来例として、実開昭６３ー１８７５６号公報に、図５の回転陽極Ｘ線管が開示されている。この回転陽極Ｘ線管は金属外囲器のＸ線管陽極ターゲットの裏面に対面した部分を高温下でも機械的強度の優れた金属を用いて平板状に形成するとともに、ガラス外囲器と連結する接合部を陽極から電気的に遮蔽する遮蔽体を設けたものである。図５の構成を以下に簡単に説明する。図５において、回転陽極Ｘ線管の真空外囲器１は、ガラスなどの絶縁物から成る陰極側外囲器２、中間に位置する金属外囲器３、陰極側外囲器２と同様な絶縁物から成る陽極側外囲器４によって構成されている。この真空外囲器１の一端に陰極５が、他端に陽極６が真空気密を保って封着されている。陽極６には傘形のターゲット７がロータを含む回転支持機構によって回転可能に支持されている。陽極側外囲器４の外周にはロータを回転させるステータ８が絶縁筒９を介し配置されている。金属外囲器３は中間外囲器１１とターゲット７の裏面に対面した基板１２とから構成され、基板１２の中央部には陽極６を貫挿させるための中空部１３が設けられている。この中空部１３の径より少し外周寄りの接続部１０にて陽極側外囲器４と基板１２が接続されている。また、中空部１３には金属の遮蔽筒１４が接続部１０より長く突き出て設けられている。この遮蔽筒１４は陽極６に対し、基板１２と陽極側外囲器４との接続部１０を電気的に遮蔽するものである。
【０００４】
ここで、基板１２は高温下でも機械的強度の大きいステンレス鋼（熱膨張係数．１４×１０￣⁶／ｄｅｇ）などの耐熱性高強度材料を平板状に形成されている。基板１２の厚さが３〜６ｍｍあれば、ターゲット７からの放熱に耐え、真空と大気圧との圧力差にも耐えることができる。従って、この構成を適用することにより、Ｘ線管陽極に直径の大きいターゲットの採用と、高電圧の印加と、ターゲットとステータとの距離を短くすることを可能とした。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す第２の従来例では、基板１２と陽極側外囲器４との接続部１０において、ステンレス鋼から成る基板１２と、硬質ガラスから成る陽極側外囲器４とが、硬質ガラスに封入したリング１５により接続されている。Ｘ線管においては、耐熱性を考慮して硼珪酸ガラスなどの硬質ガラスが使用されており、このため、リング１５の材料としては硼珪酸ガラスと熱膨張係数がほぼ等しいコバールが使用されている。このため、基板１２とリング１５の接続においては、両者の材料の熱膨張係数が大きく相違し、この接続部１０に熱的歪による応力が発生し陽極側外囲器４が破損するという問題があった。リング１５の長さを長くすることによって、熱応力は若干緩和されるが、それでも不十分であり、さらにリング１５の長さを長くするとＸ線管の全長が長くなるという問題も発生した。
【０００６】
従って、本発明では、上記の問題を解決して、製作工程および使用中に真空外囲器が破損することのない金属外囲器回転陽極Ｘ線管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管の製造方法は、中間部が金属から成り、その両端部が硼珪酸ガラスを含む耐熱性絶縁物から成る真空外囲器内に、陰極と傘状ターゲットが前記耐熱性絶縁物に支持されて対向して配設され、前記真空外囲器の金属製中間部の前記ターゲットの裏面に対向する部分にステンレス鋼を含む耐熱性高強度金属材料から成る平板状のリング基板が配設され、該リング基板の内径部に陽極側に有る前記耐熱性絶縁物の一端部が接続されている金属外囲器回転陽極Ｘ線管の製造方法において、
前記リング基板の内径部と前記陽極側の耐熱性絶縁物との間に前記リング基板に接続される薄板状リングと前記耐熱性絶縁物に接続された円筒状リングを介在させ、該円筒状リングの材料を前記耐熱性絶縁物とほぼ等しい熱膨張係数を有するコバールを含む金属とし、前記薄板状リングと円筒状リングの接続部を溶接により接合し、前記薄板状リングを内径側で前記リング基板にろう付けする工程と、前記リング基板の外径側の端部には陽極側に向けて直角より小さい折り曲げ角度で曲げられた折り曲げ部Ａを有し、前記円筒状リングの一端を前記耐熱性絶縁物にろう付けまたは溶着する工程と、他端にはフランジ部とその外周部で陽極側に向けて前記薄板状リングの折り曲げ角度と同じ折り曲げ角度で曲げられた折り曲げ部Ｂを有し、前記折り曲げ部Ａの内側に前記折り曲げ部Ｂを嵌合する工程と、両折り曲げ部の端部を溶接により接合し、前記薄板状リングの折り曲げ部Ａの折り曲げ角度について、前記薄板状リングの単体加工時の折り曲げ角度Ｂを溶接接合時の折り曲げ角度Ａよりも大きくしておき、前記リング基板と前記薄板状リングとのろう付け時に前記折り曲げ部Ａの折り曲げ角度を折り曲げ角度Ｂより折り曲げ角度Ａに戻るようにする工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
この構成では、リング基板と薄板状リングとのろう付け時に残留応力で薄板状リングの折り曲げ部が変形するので、その変形分を考慮してろう付け前に折り曲げ部の加工を行うもので、真空外囲器の加工精度の向上および陽極側外囲器の破損防止に寄与する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図中の符号については、従来技術と共通の機能を有するものは同じ符号を用いることにした。図１は、本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管の第１の実施例を示したものである。図１において、真空外囲器１は、硬質ガラスなどの絶縁物から成る陰極側外囲器２と、中間部に位置する金属外囲器３と、陰極側外囲器２と同様な絶縁物から成る陽極側外囲器４とから構成されている。この真空外囲器１の一端に陰極５が、他端に陽極６が真空気密を保って封着されている。陽極６には傘形ターゲット７がロータ２３を含む回転支持機構（図示せず）によって回転可能に支持されている。陰極５と傘形ターゲット７とは金属外囲器３内に対向して配置されている。陽極側外囲器４の外周にはロータ２３を回転させるステータ（図示せず）が絶縁筒（図示せず）を介して配置されている
【００１５】
金属外囲器３は中間外囲器１１と、傘形ターゲット７との裏面に対面したリング基板１２とから構成されている。中間外囲器１１は円筒に形成され、リング基板１２は平板状に形成され、共に高温下でも機械的強度の大きいステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４など）、または同様な熱特性および機械的強度をもつ耐熱鋼、チタン合金などの耐熱高強度材料から成っている。ステンレス鋼は、熱膨張係数が１４×１０￣⁶／ｄｅｇ程度、熱伝導度が０．１７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ程度の熱特性を有している。このリング基板１２の主な役割は、傘形ターゲット７から放熱される熱を受けて周囲の絶縁油中へ熱を放散させること、真空と大気圧との圧力差に耐えることである。このリング基板１２の厚さは傘形ターゲット７の直径が大きくなるにつれて厚くする必要があるが、直径１５０ｍｍ程度の傘形ターゲット７を使用したＸ線管の場合、３〜６ｍｍの厚さで、熱的および機械的に十分機能を発揮することができる。
【００１６】
リング基板１２には、陽極側外囲器４が接続されている。また、リング基板１２の中央部には陽極６を貫挿させるための中空部１３が設けられている。陽極側外囲器４の外径は、リング基板１２に接続される側では、陽極端側の部分よりも大きくなっている。これは、リング基板１２と陽極側外囲器４との接続部（接地電位）と陽極６のロータ２３（陽極電位）との間の距離を離すことにより、陽極と接地間の耐電圧が低下しないように配慮したものである。リング基板１２と陽極側外囲器４との接続部には、薄板状リング２１と円筒状リング２２とが配置されている。その構造の詳細を図２に示す。薄板状リング２１は平板部２４と折り曲げ部Ａ２５とを有し、平板部２４の内径部２６において、リング基板１２とろう付けにより接合されている。円筒状リング２２は、円筒部２７とフランジ部３２と折り曲げ部Ｂ２８とを有し、円筒部２７の先端部２９で陽極側外囲器４に接続されている。また、薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５の内径に、円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８の外径が嵌合され、折り曲げ部Ａ２５と折り曲げ部Ｂ２８との先端部３０を溶接で接合することにより薄板状リング２１と円筒状リング２２が接続されている。
【００１７】
円筒状リング２２と陽極側外囲器４との接続に関して、陽極側外囲器４の材料としては硼珪酸ガラスなどの硬質ガラスが使用され、円筒状リング２２の材料としてはコバールなどが使用され、熱膨張係数が硼珪酸ガラスとほぼ等しい材料が使用されている。Ｘ線管においては、製造過程および使用中に、円筒状リング２２と陽極側外囲器４との接続部は高温になるので、大きな熱応力が発生しないように両者の材料の熱膨張係数をほぼ等しくなるようにしておくことが大切である。本実施例でも、その点を考慮して、円筒状リング２２の材料にコバールを使用している。また、コバールに近い熱膨張係数を有する耐熱高強度金属材料であれば、他の材料を使用してよいことは言うまでもない。ここで、円筒状リング２２の先端部２９に陽極側外囲器４の材料である硼珪酸ガラスでガラス巻きされた後、円筒状リング２２は陽極側外囲器４に接続される。
【００１８】
また、薄板状リング２１の形状を平板部２４と折り曲げ部Ａ２５との組合せとした理由は、リング基板１２と陽極側外囲器４との接続部をできるだけ短くするためで、平板部２４の位置で真空外囲器１の長さの位置決めをし、折り曲げ部Ａ２５にて円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８と溶接することにより、リング基板１２と陽極側外囲器４との接続を行い、真空気密を保持するものである。従って、薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５は、円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８が嵌合するような形状であればよいので、図２に示す形状に限定されず、これよりも外周側に開いてもよい。
【００１９】
また、薄板状リング２１や円筒状リング２２の長さは、陽極側外囲器４との接続部に生じる熱応力を考慮した場合には長い程よいし、その厚さも薄い程よい。しかし、機械的強度を考慮した場合には厚さは厚い方がよく、長さも短い方がよい。従って、熱応力と機械的強度の両者を考慮して、厚さと長さが決められている。薄板状リング２１も、円筒状リング２２も、厚さは０．５〜２ｍｍ程度、長さは２０〜４０ｍｍ程度が適当である。
【００２０】
薄板状リング２１の材料としては、熱膨張係数が円筒状リング２２の材料（本実施例ではコバール）と同程度かそれより大きい金属材料が使用される。これは、薄板状リング２１と円筒状リング２２との溶接部にかかる熱応力を緩和するためである。本実施例ではコバールが使用されている。このため、前記溶接部の熱応力および円筒状リング２２と陽極側外囲器４との接続部の熱応力も緩和されている。
【００２１】
次に、リング基板１２と薄板状リング２１とのろう付けについて図３および図４を用いて説明する。図３、図４とも、リング基板１２と薄板状リング２１とのろう付け前後の構造図を示す。図３においては、リング基板１２の内径部に薄板状リング２１の内径部２６が嵌合する段付部を設け、そこにろう材３１を置き、その上に薄板状リング２１の内径部２６を嵌合させる。ろう材３１としては、銅ろうや銀銅ろうが使用され、ろう付け時には７００〜１１００°Ｃ程度まで昇温される。ろう付け前に薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５を平板部２４とほぼ直角になるように加工した場合には、ろう付け後には図示の如く折り曲げ部Ａ２５は外周側に若干開いて傾くことになる。これは、リング基板１２の材料であるステンレス鋼の熱膨張係数が、薄板状リング２１の材料であるコバールよりも大きいために、ろう付け部分が冷却したときに、リング基板１２の収縮が大きく、薄板状リング２１に引っ張り応力が働き、変形するものである。従って、ろう付け後の状態で、薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５が平板部２４とほぼ直角となるようにするためには、図４に示すごとく、ろう付け前の状態で、薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５の平板部２４に対する折り曲げ角度を直角ではなく、直角より大きくし、内周側に少し傾けておくとよい。本実施例では、約４°傾けると、ろう付け後にほぼ直角となる。この傾き角度は、薄板状リング２１と円筒状リング２２との嵌合裕度を考慮した場合、若干大き目でもよいので、４°〜８°程度がよい。
【００２２】
折り曲げ部Ａ２５のろう付け後の平板部２４に対する折り曲げ角度は強度的に見た場合、ほぼ直角であるのが望ましいが、前述の如く、嵌合する円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８と一致させて、直角より小さくして外周側に傾けてもよいので、このような場合には、ろう付け前の薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５を円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８の折り曲げ角度よりも約４°程度大きく加工し、ろう付け後に折り曲げ角度が一致するようにすればよい。
【００２３】
陽極側外囲器４としては、硼珪酸ガラス以外に、アルミナ磁器などのセラミックスを用いてもよく、この場合には、円筒状リング２２の先端部２９と陽極側外囲器４との間はろう付けにより接合される。陽極側外囲器４の端面にはろう付けのためのメタライズ処理が施された後に、円筒状リング２２の先端部２９とろう付けされる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明では、金属外囲器のリング基板と陽極側外囲器との間に、薄板状リングと円筒状リングとを配設し、真空外囲器加工の最終工程で薄板状リングと円筒状リングとを溶接により接合しているため、陽極側外囲器と円筒状リングの接続部には、製造工程および使用中を通して無理な応力が加わることがなくなるので、ガラスなどの絶縁部材の破損を起こすことのない気密信頼性の高い真空外囲器を提供することができ、その結果として、組立精度のよい、高信頼性、長寿命の回転陽極Ｘ線管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管の第１の実施例を示す図。
【図２】リング基板と陽極側外囲器との接続部の詳細を示す図。
【図３】リング基板と薄板状リングとのろう付け前後の構造図の一例。
【図４】リング基板と薄板状リングとのろう付け前後の構造図の他の例。
【図５】金属外囲器回転陽極Ｘ線管の従来例を示す図。
【符号の説明】
１真空外囲器
２陰極側外囲器
３金属外囲器
４陽極側外囲器
５陰極
６陽極
７傘形ターゲット
１１中間外囲器
１２リング基板
１３中空部
２１薄板状リング
２２円筒状リング
２３ロータ
２４平板部
２５折り曲げ部Ａ
２６内径部
２７円筒部
２８折り曲げ部Ｂ
２９先端部
３０先端部
３１ろう材
３２フランジ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a rotary anode X-ray tube having a metal envelope, and more particularly, to improve the structure and manufacturing method of the metal envelope and improve the hermetic reliability and the metal envelope rotary anode X-ray. The present invention relates to a method for manufacturing a pipe.
[0002]
[Prior art]
As a first conventional example of a rotary anode X-ray tube having a metal envelope, there is one disclosed in JP-A-54-96985. The middle part of the vacuum envelope of the X-ray tube is made of metal, and the stator that rotates the X-ray tube anode is placed close to the umbrella target, and high voltage discharge between the stator and the anode terminal is performed. It is preventing. In this known technique, the metal envelope corresponding to the back surface of the target is made of a metal ring made of a material having good thermal conductivity such as copper. Since this metal ring is substantially flat and the material is copper or the like, the metal ring is made of a pressure difference between the vacuum X-ray tube and the atmospheric pressure X-ray tube against the force applied to the vacuum envelope. Since the metal ring is easily deformed, the diameter of the metal ring cannot be increased so much that the metal ring cannot be applied to a large capacity X-ray tube having a large target diameter. In addition, when a metal ring is brought close to the anode, when a high voltage is applied between a junction (earth potential) extending from the metal ring and connected to the glass envelope part, and the anode Since the high voltage discharge occurs and the joint is easily damaged and a vacuum failure is likely to occur. Therefore, the joint must be provided at a position away from the anode, and eventually the distance between the stator and the target is reduced. It also had the problem of being restricted.
[0003]
As a second conventional example in which the above-described problem is solved, Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-18756 discloses a rotating anode X-ray tube shown in FIG. This rotating anode X-ray tube is formed in a flat shape using a metal having excellent mechanical strength even at high temperatures, and is connected to the glass envelope at the portion facing the back surface of the X-ray tube anode target of the metal envelope. A shield that electrically shields the joined portion from the anode is provided. The configuration of FIG. 5 will be briefly described below. In FIG. 5, the vacuum envelope 1 of the rotary anode X-ray tube is the same as the cathode side envelope 2 made of an insulating material such as glass, the metal envelope 3 positioned in the middle, and the cathode side envelope 2. It is comprised by the anode side envelope 4 which consists of an insulator. A cathode 5 is sealed at one end of the vacuum envelope 1 and an anode 6 is sealed at the other end in a vacuum-tight manner. An umbrella-shaped target 7 is rotatably supported on the anode 6 by a rotation support mechanism including a rotor. A stator 8 for rotating the rotor is disposed on the outer periphery of the anode side envelope 4 via an insulating cylinder 9. The metal envelope 3 is composed of an intermediate envelope 11 and a substrate 12 facing the back surface of the target 7, and a hollow portion 13 through which the anode 6 is inserted is provided at the center of the substrate 12. The anode-side envelope 4 and the substrate 12 are connected by a connecting portion 10 slightly closer to the outer periphery than the diameter of the hollow portion 13. The hollow portion 13 is provided with a metal shielding cylinder 14 protruding longer than the connecting portion 10. The shielding cylinder 14 electrically shields the connection portion 10 between the substrate 12 and the anode-side envelope 4 from the anode 6.
[0004]
Here, the substrate 12 is formed of a heat-resistant high-strength material such as stainless steel (thermal expansion coefficient: 14 × 10 ⁶ / deg) having a high mechanical strength even at high temperatures in a flat plate shape. If the thickness of the substrate 12 is 3 to 6 mm, it can withstand heat radiation from the target 7 and can withstand a pressure difference between vacuum and atmospheric pressure. Therefore, by adopting this configuration, it is possible to adopt a target having a large diameter for the X-ray tube anode, to apply a high voltage, and to shorten the distance between the target and the stator.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the second conventional example shown in FIG. 5, at the connecting portion 10 between the substrate 12 and the anode-side envelope 4, the substrate 12 made of stainless steel and the anode-side envelope 4 made of hard glass are made of hard glass. It is connected by a ring 15 sealed in. In the X-ray tube, hard glass such as borosilicate glass is used in consideration of heat resistance. Therefore, as a material for the ring 15, Kovar having approximately the same thermal expansion coefficient as borosilicate glass is used. . For this reason, when the substrate 12 and the ring 15 are connected, the coefficients of thermal expansion of the two materials are greatly different, and stress due to thermal strain is generated in the connecting portion 10 and the anode-side envelope 4 is damaged. there were. By increasing the length of the ring 15, the thermal stress is slightly relieved, but it is still insufficient, and when the length of the ring 15 is further increased, the total length of the X-ray tube becomes longer.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a metal envelope rotating anode X-ray tube that solves the above-described problems and that does not damage the vacuum envelope during the manufacturing process and use. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a metal envelope rotating anode X-ray tube manufacturing method according to the present invention is a vacuum envelope in which an intermediate portion is made of metal and both ends thereof are made of a heat-resistant insulator containing borosilicate glass. Inside, a cathode and an umbrella-like target are supported by the heat-resistant insulator and arranged opposite to each other, and a heat-resistant material containing stainless steel in a portion facing the back surface of the target in the metal intermediate portion of the vacuum envelope A metal envelope rotating anode X-ray tube in which a flat ring substrate made of a high-strength, high-strength metal material is disposed, and one end of the heat-resistant insulator on the anode side is connected to the inner diameter of the ring substrate In the manufacturing method of
A thin plate-like ring connected to the ring substrate and a cylindrical ring connected to the heat-resistant insulator are interposed between the inner diameter portion of the ring substrate and the heat-resistant insulator on the anode side, and the cylindrical ring And a metal containing Kovar having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the heat-resistant insulator, the connecting portion of the thin plate ring and the cylindrical ring is joined by welding, and the thin plate ring is connected to the ring substrate on the inner diameter side. A step of brazing to the outer peripheral side of the ring substrate, and a bent portion A bent at a bending angle smaller than a right angle toward the anode side at the end of the ring substrate, and one end of the cylindrical ring has the heat resistance A step of brazing or welding to an insulator, and a bent portion B which is bent at the same bending angle as the bending angle of the thin plate-like ring toward the anode side at the flange portion and the outer peripheral portion at the other end, The step of fitting the bent portion B inside the bent portion A, the ends of both bent portions are joined together by welding, and the bending angle of the bent portion A of the thin plate ring is processed as a single piece of the thin plate ring. The bending angle B at the time is set larger than the bending angle A at the time of welding and the bending angle of the bent portion A is returned from the bending angle B to the bending angle A when the ring substrate and the thin ring are brazed. And a step of making it .
[0013]
In this configuration, the bent portion of the thin plate ring is deformed by residual stress when the ring substrate and the thin plate ring are brazed. Therefore, the bent portion is processed before brazing in consideration of the deformation. This contributes to improving the processing accuracy of the envelope and preventing damage to the anode-side envelope.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Regarding the reference numerals in the figure, the same reference numerals are used for those having the same functions as those of the prior art. FIG. 1 shows a first embodiment of a metal envelope rotating anode X-ray tube according to the present invention. In FIG. 1, a vacuum envelope 1 includes a cathode-side envelope 2 made of an insulator such as hard glass, a metal envelope 3 located in the middle, and an insulator similar to the cathode-side envelope 2. And an anode side envelope 4 made of A cathode 5 is sealed at one end of the vacuum envelope 1 and an anode 6 is sealed at the other end in a vacuum-tight manner. An umbrella-shaped target 7 is rotatably supported on the anode 6 by a rotation support mechanism (not shown) including a rotor 23. The cathode 5 and the umbrella target 7 are disposed to face each other in the metal envelope 3. A stator (not shown) for rotating the rotor 23 is disposed on the outer periphery of the anode-side envelope 4 via an insulating cylinder (not shown).
The metal envelope 3 includes an intermediate envelope 11 and a ring substrate 12 facing the back surface of the umbrella target 7. The intermediate envelope 11 is formed in a cylindrical shape, and the ring substrate 12 is formed in a flat plate shape, both of which are stainless steel having a high mechanical strength even at high temperatures (for example, SUS304), or a heat resistant material having similar thermal characteristics and mechanical strength. Made of heat-resistant and high-strength materials such as steel and titanium alloys. Stainless steel has a thermal characteristic with a thermal expansion coefficient of about 14 × 10 ⁶ / deg and a thermal conductivity of about 0.17 cal / cm · sec · deg. The main role of the ring substrate 12 is to receive heat dissipated from the umbrella target 7 to dissipate the heat into the surrounding insulating oil and to withstand the pressure difference between vacuum and atmospheric pressure. The thickness of the ring substrate 12 needs to be increased as the diameter of the umbrella target 7 increases, but in the case of an X-ray tube using the umbrella target 7 having a diameter of about 150 mm, the thickness is 3 to 6 mm. It can function sufficiently thermally and mechanically.
[0016]
The anode substrate 4 is connected to the ring substrate 12. In addition, a hollow portion 13 for inserting the anode 6 is provided in the center portion of the ring substrate 12. The outer diameter of the anode-side envelope 4 is larger on the side connected to the ring substrate 12 than the portion on the anode end side. This is because the withstand voltage between the anode and the ground is lowered by increasing the distance between the connection portion (ground potential) between the ring substrate 12 and the anode side envelope 4 and the rotor 23 (anode potential) of the anode 6. It is something that is not considered. A thin plate ring 21 and a cylindrical ring 22 are arranged at the connection portion between the ring substrate 12 and the anode side envelope 4. Details of the structure are shown in FIG. The thin plate ring 21 has a flat plate portion 24 and a bent portion A25, and is joined to the ring substrate 12 by brazing at an inner diameter portion 26 of the flat plate portion 24. The cylindrical ring 22 has a cylindrical portion 27, a flange portion 32, and a bent portion B 28, and is connected to the anode-side envelope 4 at the tip portion 29 of the cylindrical portion 27. Further, the outer diameter of the bent portion B28 of the cylindrical ring 22 is fitted to the inner diameter of the bent portion A25 of the thin plate ring 21, and the thin plate is obtained by joining the tip portions 30 of the bent portion A25 and the bent portion B28 by welding. A ring 21 and a cylindrical ring 22 are connected.
[0017]
Regarding the connection between the cylindrical ring 22 and the anode-side envelope 4, hard glass such as borosilicate glass is used as the material of the anode-side envelope 4, and Kovar is used as the material of the cylindrical ring 22. A material having a thermal expansion coefficient almost equal to that of borosilicate glass is used. In the X-ray tube, since the connecting portion between the cylindrical ring 22 and the anode-side envelope 4 becomes high during the manufacturing process and use, the thermal expansion coefficients of both materials are set so as not to generate a large thermal stress. It is important to keep them almost equal. In this embodiment, Kovar is used as the material of the cylindrical ring 22 in consideration of this point. It goes without saying that other materials may be used as long as they are heat resistant and high strength metal materials having a thermal expansion coefficient close to that of Kovar. Here, after the tip end portion 29 of the cylindrical ring 22 is glass-wound with borosilicate glass which is a material of the anode side envelope 4, the cylindrical ring 22 is connected to the anode side envelope 4.
[0018]
The reason why the shape of the thin ring 21 is a combination of the flat plate portion 24 and the bent portion A25 is to make the connecting portion between the ring substrate 12 and the anode-side envelope 4 as short as possible. Then, the length of the vacuum envelope 1 is positioned and welded to the bent portion B28 of the cylindrical ring 22 at the bent portion A25, whereby the ring substrate 12 and the anode side envelope 4 are connected, and the vacuum envelope Maintains airtightness. Accordingly, the bent portion A25 of the thin plate ring 21 is not limited to the shape shown in FIG. 2 as long as the bent portion B28 of the cylindrical ring 22 can be fitted therein. May be.
[0019]
Further, the length of the thin plate ring 21 or the cylindrical ring 22 is preferably as long as the thermal stress generated in the connection portion with the anode-side envelope 4 is considered, and the thickness thereof is preferably as thin as possible. However, when the mechanical strength is taken into consideration, the thickness should be thicker and the length should be shorter. Accordingly, the thickness and length are determined in consideration of both thermal stress and mechanical strength. The thickness of the thin plate-like ring 21 and the cylindrical ring 22 is suitably about 0.5 to 2 mm and the length is about 20 to 40 mm.
[0020]
As the material of the thin ring 21, a metal material having a thermal expansion coefficient equal to or larger than that of the material of the cylindrical ring 22 (in this embodiment, Kovar) is used. This is because the thermal stress applied to the welded portion between the thin plate ring 21 and the cylindrical ring 22 is relaxed. In this embodiment, Kovar is used. For this reason, the thermal stress of the said welding part and the thermal stress of the connection part of the cylindrical ring 22 and the anode side envelope 4 are also relieve | moderated.
[0021]
Next, brazing of the ring substrate 12 and the thin plate ring 21 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 show structural diagrams before and after brazing of the ring substrate 12 and the thin plate ring 21. FIG. In FIG. 3, a stepped portion to which the inner diameter portion 26 of the thin plate ring 21 is fitted is provided on the inner diameter portion of the ring substrate 12, a brazing material 31 is placed thereon, and the inner diameter portion 26 of the thin plate ring 21 is disposed thereon. Fit. As the brazing material 31, copper brazing or silver copper brazing is used, and the temperature is raised to about 700 to 1100 ° C. during brazing. When the bent portion A25 of the thin plate ring 21 is processed so as to be substantially perpendicular to the flat plate portion 24 before brazing, the bent portion A25 is slightly opened and inclined toward the outer peripheral side as shown in the figure after brazing. . This is because the thermal expansion coefficient of stainless steel, which is the material of the ring substrate 12, is larger than that of Kovar, which is the material of the thin plate ring 21, so that when the brazed portion cools, the ring substrate 12 contracts greatly. A tensile stress acts on the thin plate-like ring 21 to deform it. Therefore, in order to make the bent portion A25 of the thin plate ring 21 substantially perpendicular to the flat plate portion 24 in the state after brazing, as shown in FIG. 4, the thin plate ring 21 is in the state before brazing. It is preferable that the bending angle of the bent portion A25 with respect to the flat plate portion 24 is not a right angle, but larger than the right angle and slightly inclined toward the inner peripheral side. In this embodiment, when it is tilted by about 4 °, it becomes almost a right angle after brazing. The inclination angle may be slightly larger when considering the fitting margin between the thin plate ring 21 and the cylindrical ring 22, and is preferably about 4 ° to 8 °.
[0022]
The bending angle of the bent portion A25 with respect to the flat plate portion 24 after brazing is preferably substantially a right angle in terms of strength. However, as described above, the bent portion A25 matches the bent portion B28 of the cylindrical ring 22 to be fitted. In such a case, the bent portion A25 of the thin plate-like ring 21 before brazing is about 4 times wider than the bent angle of the bent portion B28 of the cylindrical ring 22. It is only necessary to process it to a large degree so that the bending angles match after brazing.
[0023]
As the anode-side envelope 4, ceramics such as alumina porcelain may be used in addition to borosilicate glass. In this case, the gap between the tip 29 of the cylindrical ring 22 and the anode-side envelope 4 is not limited. Joined by brazing. The end surface of the anode-side envelope 4 is subjected to a metallization process for brazing and then brazed to the tip portion 29 of the cylindrical ring 22.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the thin plate ring and the cylindrical ring are disposed between the ring substrate of the metal envelope and the anode side envelope, and the thin plate is formed in the final process of vacuum envelope processing. Since the ring-shaped ring and the cylindrical ring are joined by welding, the connection between the anode-side envelope and the cylindrical ring is not subjected to excessive stress throughout the manufacturing process and during use. An airtight and highly reliable vacuum envelope that does not cause breakage of the insulating member can be provided, and as a result, a highly reliable and long-life rotary anode X-ray tube with high assembly accuracy can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a metal envelope rotating anode X-ray tube of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing details of a connection portion between a ring substrate and an anode side envelope.
FIG. 3 shows an example of a structural diagram before and after brazing between a ring substrate and a thin plate ring.
FIG. 4 is another example of a structural diagram before and after brazing between a ring substrate and a thin plate ring.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of a metal envelope rotating anode X-ray tube.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum envelope 2 Cathode side envelope 3 Metal envelope 4 Anode side envelope 5 Cathode 6 Anode 7 Umbrella target 11 Intermediate envelope 12 Ring substrate 13 Hollow part 21 Thin plate ring 22 Cylindrical ring 23 Rotor 24 Flat plate part 25 Bending part A
26 Inner Diameter 27 Cylindrical Part 28 Bending Part B
29 Tip 30 Tip 31 Brazing material 32 Flange

Claims

A cathode and an umbrella-like target are supported by the heat-resistant insulator and are opposed to each other in a vacuum envelope made of a heat-resistant insulator including a borosilicate glass at both ends of the middle portion. A flat ring substrate made of a heat-resistant high-strength metal material including stainless steel is disposed in a portion of the metal intermediate portion of the vacuum envelope facing the back surface of the target, and an inner diameter portion of the ring substrate In the method of manufacturing a metal envelope rotating anode X-ray tube to which one end of the heat-resistant insulator on the anode side is connected,
A thin plate-like ring connected to the ring substrate and a cylindrical ring connected to the heat-resistant insulator are interposed between the inner diameter portion of the ring substrate and the heat-resistant insulator on the anode side, and the cylindrical ring And a metal containing Kovar having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the heat-resistant insulator, the connecting portion of the thin plate ring and the cylindrical ring is joined by welding, and the thin plate ring is connected to the ring substrate on the inner diameter side. A step of brazing to the outer peripheral side of the ring substrate, and a bent portion A bent at a bending angle smaller than a right angle toward the anode side at the end of the ring substrate, and one end of the cylindrical ring has the heat resistance A step of brazing or welding to an insulator, and a bent portion B which is bent at the same bending angle as the bending angle of the thin plate-like ring toward the anode side at the flange portion and the outer peripheral portion at the other end, The step of fitting the bent portion B inside the bent portion A, the ends of both bent portions are joined together by welding, and the bending angle of the bent portion A of the thin plate ring is processed as a single piece of the thin plate ring. The bending angle B at the time is set larger than the bending angle A at the time of welding and the bending angle of the bent portion A is returned from the bending angle B to the bending angle A when the ring substrate and the thin ring are brazed. method for producing a metal enclosure rotating anode X-ray tube, characterized in that and a step of way.